(57)【要約】【解決課題】  サーマルプロテクタの一層の小型化や組立工程のさらなる簡素化にある。【解決手段】  固定接点を有する固定片と、先端部に有する可動接点をバネ作用により固定接点へ接触させる可動片と、所定の作動温度で可動接点が固定接点から離反するように可動片を作動させる熱応動素子と、固定片と接続されたＰＴＣ素子と、固定片，固定接点，可動接点，可動片，熱応動素子及びＰＴＣ素子を収容する絶縁性の扁平なケースとを備え、固定片及び可動片はそれぞれケース外部に現われた端子部を有し、ＰＴＣ素子は固定片と可動片との相対する面相互の間に位置し、熱応動素子は、ＰＴＣ素子の上面に被さった状態でケース本体の内底面に形成され当該熱応動素子の外周縁部の全部又は一部が接触又は近接する位置決め壁により位置決めされ、かつ、反転時に一面の一部がＰＴＣ素子に接触し他の面が可動片へ接触する状態に配置されていることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点（２）を有する固定片（２０）と、先端部に有する可動接点（３）をバネ作用により前記固定接点（２）へ接触させる可動片（３０）と、所定の作動温度で反転することにより前記可動接点（３）が前記固定接点（２）から離反するように前記可動片（３）を作動させる熱応動素子（４）と、前記固定片（２０）と接続されたＰＴＣ素子（５）と、前記固定片（２０），固定接点（２），可動接点（３），可動片（３０），熱応動素子（４）及びＰＴＣ素子（５）を収容し、かつケース本体（１０）と当該本体（１０）へ接合された蓋体（１１）とからなる絶縁性の扁平なケース（１）と、前記固定片（２０）と一体に連続し又は接続され前記ケース（１）の外部に現われた端子部（２１）と、前記可動片（３０）と一体に連続し又は接続され前記ケース（１）の外部に現れた端子部（３１）と、を備え、前記ＰＴＣ素子（５）は前記固定片（２０）と可動片（３０）との相対する面相互の間に位置し、前記熱応動素子（４）は、前記ＰＴＣ素子（５）の上面に被さった状態で前記ケース本体（１０）の内底面に形成され当該熱応動素子（４）の外周縁部の全部又は一部が接触又は近接する位置決め壁（１０１）により位置決めされ、かつ、反転時に一面の一部が前記ＰＴＣ素子（５）に接触し他の面が前記可動片（３０）へ接触する状態に配置されていることを特徴とするサーマルプロテクタ。
【請求項２】
固定接点（２）を有する固定片（２０）と、先端部に有する可動接点（３）をバネ作用により前記固定接点（２）へ接触させ、かつ所定の作動温度で前記可動接点（３）が前記固定接点（２）から離反するように反転する熱応動素子からなる可動片（３０）と、前記固定片（２０）と接続されたＰＴＣ素子（１）と、前記固定片（２０），固定接点（２），可動接点（３），可動片（３０）及びＰＴＣ素子（５）を収容し、かつ、ケース本体（１０）と当該本体（１０）へ接合された蓋体（１１）とからなる絶縁性の扁平なケース（１）と、前記固定片（２０）と一体に連続し又は接続され前記ケース（１）の外部に現われた端子部（２１）と、前記可動片（３０）と接続され前記ケース（１）の外部に現われた端子部（３１）と、を備え、前記ＰＴＣ素子（５）は前記固定片（２０）と可動片（３０）との相対する面相互の間に位置し、前記可動片（３０）は、作動時に反転部が前記ＰＴＣ素子（５）に接触する状態に配置されていることを特徴とするサーマルプロテクタ。
【請求項３】
前記可動片（３０）のケース（１）内の部分には、可動接点（３）の位置の反対側端部に熱応動素子（４）へ近接するように曲げ加工された曲げ部（３３）が形成されている、請求項１に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項４】
前記固定片（２０）はケース本体（１０）の底部壁と一体に成形され、前記蓋体（１１）には金属板（６）が一体に成形されている、請求項１〜３のいずれかに記載のサーマルプロテクタ。
【請求項５】
前記金属板（６）は導電性を有していて前記可動片（３０）に接続され、前記可動片（３０）が蓋体（１１）と一体に成形されている、請求項４に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項６】
前記金属板（６）は、その一部が前記ケース（１）の外部に露出し、又はその一面が前記ケース（１）の外部に面している、請求項５に記載のサーマルプロテクタ。
【請求項７】
前記蓋体（１１）の内面には前記可動接点（３）が固定接点（２）から離反したときに前記可動片（３０）が突き当たる内向きの突起（１１０）を有する、請求項１〜６のいずれかに記載のサーマルプロテクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の作動温度に達したときの熱応動素子の反転作用により、可動接点を固定接点から離反させて回路を遮断する構造のサーマルプロテクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のサーマルプロテクタは、一般に各種モータ、各種機器類に用いられている二次電池などの過電流や過熱に対して、回路を遮断する保護部品として使用される。
後記の特許文献１には、図９で示すようなサーマルプロテクタ（安全装置）が開示されている。
図９において、１はケース本体１０に蓋体１１が密に接合された絶縁性のケースで、このケース１内には、固定接点２を有する固定片２０、先端部の可動接点３をばね作用により固定接点２へ接触させている可動片３０、所定の作動温度で可動片３０を固定接点２から離反させる方向へ可動片３０を作動させる熱応動素子（バイメタル板）４、及び固定片２０と可動片３０とを接続する正特性サーミスタ等のＰＴＣ素子５が封入されている。
固定片２０はケース本体１０と一体に成形されており、可動片３０は蓋体１１と一体に成形されている。可動片３０と固定片２０は、ケース１内で相対するように配置され、ケース１の外部に延び出した端子部２１，３１をそれぞれ有している。
ケース本体１０の内底部の固定接点２から離れた端部には、固定片２０の一部が内側に露出する状態に収容穴１０２が形成されており、円板状のＰＴＣ素子５はこの収容穴１０２へ収容され、その下面側の電極部は固定片２０へほぼ１２０度間隔に形成された三個の突起状台座２２へ接触している。他方、可動片３０にはＰＴＣ素子５の方向に向けて突起３４が形成され、この突起３４はＰＴＣ素子５の上面側の電極部へ押し付けられた状態で接触している。
上に向かって凸球面状ないし凸円弧状に形成されている熱応動素子４は、ケース本体１０の内底部に形成された凸状台座１０３の上に載置され、可動接点３とＰＴＣ素子５との間において可動片３０の下面に接触している。
【０００３】
図９のサーマルプロテクタは、端子部２１側から端子部３１側に電流が流れるように回路基板等における配線電極と接続させた状態で機器類の所要箇所に設置される。
過電流や過熱のない正常状態では接点２，３間に電流が流れるので、電気抵抗の大きいＰＴＣ素子には実質的に電流が流れず、ＰＴＣ素子は発熱しない。他方、過電流や過熱によりケース１内の温度が所定の作動温度以上になると、熱応動素子４が凹球面状に反り返るように反転し、そのスナップ作用により可動片３０を上方へ押し上げ、可動接点３を固定接点２から離反させることにより接点間の電流を遮断し、機器類を過電流又は過熱から保護する。接点間の電流が遮断されると、端子部２１，３１間の電圧がＰＴＣ素子５に印加され、当該素子５は、通電→発熱→電気抵抗増大→通電量減少→温度低下→電気抵抗減少→通電量増大→発熱、の作用によって定温発熱体として機能するから、接点２，３間の電流遮断状態が維持される。
【０００４】
前記サーマルプロテクタは、薄型に製造することができるが、可動片３０の作動部（熱応動素子４の設置部）とＰＴＣ素子の設置部が並んでいるので、その分サーマルプロテクタの長さ（図９の左右方向の量）が大きくなり、機器類内の空間効率を低下させる問題があった。
【特許文献１】特開平１１−２９７１７４号公報
【特許文献２】特開平７−４５１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、サーマルプロテクタの一層の小型化や組立工程のさらなる簡素化にあり、この課題を解決することができるサーマルプロテクタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る第１のサーマルプロテクタは、前記課題を解決するため、固定接点を有する固定片と、先端部に有する可動接点をバネ作用により前記固定接点へ接触させる可動片と、所定の作動温度で反転することにより前記可動接点が前記固定接点から離反するように前記可動片を作動させる熱応動素子と、前記固定片と接続されたＰＴＣ素子と、前記固定片，固定接点，可動接点，可動片，熱応動素子及びＰＴＣ素子を収容し、かつケース本体と当該本体へ接合された蓋体とからなる絶縁性の扁平なケースと、前記固定片と一体に連続し又は接続され前記ケースの外部に現われた端子部と、前記可動片と一体に連続し又は接続され前記ケースの外部に現れた端子部と、を備え、前記ＰＴＣ素子は前記固定片と可動片との相対する面相互の間に位置し、前記熱応動素子は、前記ＰＴＣ素子の上面に被さった状態で前記ケース本体の内底面に形成され当該熱応動素子の外周縁部の全部又は一部が接触又は近接する位置決め壁により位置決めされ、かつ、反転時に一面の一部が前記ＰＴＣ素子に接触し他の面が前記可動片へ接触する状態に配置されていることを主要な特徴としている。
本発明に係る第２のサーマルプロテクタは、前記課題を解決するため、固定接点を有する固定片と、先端部に有する可動接点をバネ作用により前記固定接点へ接触させ、かつ所定の作動温度で前記可動接点が前記固定接点から離反するように反転する熱応動素子からなる可動片と、前記固定片と接続されたＰＴＣ素子と、前記固定片，固定接点，可動接点，可動片及びＰＴＣ素子を収容し、かつ、ケース本体と当該本体へ接合された蓋体とからなる絶縁性の扁平なケースと、前記固定片と一体に連続し又は接続され前記ケースの外部に現われた端子部と、前記可動片と接続され前記ケースの外部に現われた端子部と、を備え、前記ＰＴＣ素子は前記固定片と可動片との相対する面相互の間に位置し、前記可動片は、作動時に反転部が前記ＰＴＣ素子に接触する状態に配置されていることを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る第１のサーマルプロテクタは、ＰＴＣ素子が固定片と可動片との相対する面相互の間に位置し、熱応動素子が、ＰＴＣ素子の上面に被さった状態で前記ケース本体の内底面に形成され当該熱応動素子の外周縁部の全部又は一部が接触又は近接する位置決め壁により位置決めされ、かつ、反転時に一面の一部が前記ＰＴＣ素子に接触し他の面が前記可動片へ接触する状態に配置されているので、全体を一層小型化させることができ、製造工程もより簡略になる。
本発明に係る第２のサーマルプロテクタは、ＰＴＣ素子が固定片と可動片との相対する面相互の間に位置し、可動片は、作動時に反転部が前記ＰＴＣ素子に接触する状態に配置されているので、全体を一層小型化させることができ、製造工程もより簡略になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図１〜図８を参照しながら、本発明に係るサーマルプロテクタの実施形態を具体的に説明する。
第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係るサーマルプロテクタ（請求項１に対応）の分解断面図、図２は組立後の第１実施形態のサーマルプロテクタの正常状態における断面図、図３は図２のサーマルプロテクタの接点間電流が遮断された状態の断面図である。
【０００９】
全体としてほぼ直方体形状である扁平な絶縁性のケース１は、ケース本体１０と当該本体１０へ密閉状に接合された蓋体１１とから構成されている。
ケース１内には、一端部上面に固定接点２が接続又はクラッドされている板状の固定片２０と、先端部に有する可動接点３をばね作用により固定接点２と接触させている板状の可動片３０と、所定の作動温度で反転することにより可動接点３を固定接点２から離反させるように可動片３０を作動させる熱応動素子（トリメタル又はバイメタル）４と、固定片２０に対して接触により接続しているＰＴＣ素子５とが封入されている。
【００１０】
固定片２０はケース本体１０の底部へ埋め込み状に設けられ、その一端部は本体１０の片端部から延び出した端子部２１が一体に形成されている。この端子部２１は、固定片２０と一体でなくても実施することができる。
本体１０の内底部には、固定片２０の一部が上方に露出するようにＰＴＣ素子の平面輪郭とほぼ適合する収容穴１０２が形成され、この収容穴１０２の外周方向には熱応動素子４の平面形状と相似形でそれよりも僅かに大きい平面形状の位置決め壁１０１が連続するように形成されている。この位置決め壁１０１は、熱応動素子４の位置決めのためのものであるから、後述のように熱応動素子４をＰＴＣ素子５の上に置いたときに当該熱応動素子４が水平方向に所定以上ずれないように位置決めされるものであれば、連続している必要はないし、少なくとも熱応動素子４の外周縁部（平面輪郭）の三箇所に接触又は近接するものであればよい。
ケース本体１０には、端子部２１とは反対側の端部から突出するように端子部３１が埋め込み状に設けられ、この端子部３１のケース１内側の接合部３１ａは上面に露出している。
【００１１】
隅角がＲ状に形成された平面四角形の熱応動素子４は、通常時には上方に向けてやや凸球面状ないし凸円弧状を呈するように成形され、反転作動時に他の部材と緩衝しない限度ででき得る限り広い平面積を有するように設計されている。
【００１２】
平面視長方形でやや凸円弧状を呈するように形成された可動片３０には、先端部に下向きに可動接点３が取り付けられ、両端部よりも中央寄り位置に下向きの小さな突起３２，３２が形成されている。
【００１３】
ケース１の蓋体１１には、主として補強のために金属板６が埋め込み状に設けられ、この金属板６の一端部は蓋体１１の片端部から外部に延び出している。
【００１４】
この実施形態において、固定接点２を含む固定片２０及び端子部３１は、絶縁性樹脂からなるケース本体１０へ埋め込み状になるようにインサート成形することにより、当該本体１０と一体化されている。
金属板６は、絶縁性樹脂からなる蓋体１１とインサート成形することにより、当該蓋体１１と一体化されている。
サーマルプロテクタを製造するには、前述のようにそれぞれの部品が一体化されるように本体１０と蓋体１１とを成形した後、収容穴１０２内に円盤状のＰＴＣ素子５を収容してその下面側電極部を固定片２０に接触させる。次いで、熱応動素子４を、ＰＴＣ素子５の上に被さりかつ当該熱応動素子４の外周縁部が位置決め壁１０１に接触し又は近接する状態に載置し、可動片３０の基端部を端子部３１の接合部３１ａと接合し、本体１０の上に蓋体１１を超音波接合により密に接合する。
【００１５】
ケース本体１０と蓋体１１は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）その他の耐熱性に優れた樹脂を材質として成形される。特にインサート成形等により二次電池と一体化して電池パックを製造する場合には、２００℃以上の耐熱性を有する液晶ポリマーを使用するのが好ましい。
固定片２０及び端子部２１の材質は銅が好ましいが、リン青銅，Ｃｕ−Ｔｉ合金，Ｃｕ−Ｂｅ合金，洋白，黄銅，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金等の導電性材料を用いることができる。
可動片３０の材質は、Ｃｕ−Ｂｅ合金が好ましいが、リン青銅，Ｃｕ−Ｔｉ合金，洋白，黄銅，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金等の導電性を有するバネ材料を用いることができる。
固定接点２及び可動接点３の材質は、ニッケル−銀合金であるのが好ましく、例えばニッケル１０ｍａｓｓ％を含む銀合金であるのが特に好ましい。しかし、これらの部品には銅−銀合金、金−銀合金、炭素−銀合金、タングステン−銀合金等の接点材料を用いることができる。これらの接点２，３の固定片２０や可動片３０への接合は、クラッド，めっき，カシメその他具体的手段は問わない。
熱応動素子４には、例えばＣｕ−Ｎｉ−Ｍｎ合金による高熱膨張金属材料と、Ｎｉ−Ｆｅ合金による低熱膨張金属材料とを積層させたものが使用される。
【００１６】
この実施形態のサーマルプロテクタは、二次電池と一体化した状態で例えば携帯電話機の電気回路に接続されるようにセットして使用される。
このような機器へのセット状態で、正常に電流が流れているときは、図２のように可動片３０の弾性により可動接点３が固定接点２へ押し付けられた状態で接触している。
接点間に異常な電流が流れるかあるいは他の原因によりケース１内の温度が上昇し、ケース１内の温度が熱応動素子４の作動温度を超えると、当該熱応動素子４がスナップ作用により図３のように上方へ凹球面状（皿状）に反るように反転する。熱応動素子４がこのように反転することにより、可動片３０の先端側が上方に押し上げられて図６のように可動接点３を固定接点２から離反させ、接点間の電流を遮断し機器を保護する。熱応動素子４は、その反転作動の過程において両端部が可動片３０の下向きの突起３２，３２に接触するので、その反転作動は迅速になる。
熱応動素子４が反転作動すると、当該熱応動素子４の反転部がＰＴＣ素子５を所定の圧力で固定片２０に押し付け、固定片２０と可動片３０が電気的に接続し、回路内に電流が流れることによりＰＴＣ素子５が定温発熱し、接点２，３間の電流を遮断し続ける。
【００１７】
前記実施形態のサーマルプロテクタは、第１にＰＴＣ素子５が熱応動素子４と水平方向に並ぶことなく、固定片２０と可動片３０との間で重なるように位置しているので、一層の小型化を実現することができる。
第２に、熱応動素子４は定温発熱素子であるＰＴＣ素子５に被さるように設けられており、ＰＴＣ素子５の熱が熱応動素子４に伝わり易いので、ＰＴＣ素子の設定温度を低く抑えることができる。
第３に、熱応動素子４は位置決め壁１０１により容易にかつ正確に位置決めされる。
【００１８】
第２実施形態
図４は本発明に係るサーマルプロテクタの第２実施形態（請求項１，３に対応）を示す断面図、図５は図４のサーマルプロテクタの接点間電流が遮断された状態の断面図、図６は図４のサーマルプロテクタにおけるケース本体と熱応動素子との関係を示す平面図である。
【００１９】
第２実施形態のサーマルプロテクタは、蓋体１１に可動片３０と金属板６とがインサート成形により一体に成形されている。金属板６は蓋体１１の天板を兼ねるとともに導電性を有しており、一端部が可動片３０と接続されることにより電極として使用することができるようになっている。蓋体１１には、金属板６の部分に下向きの突起１１０が形成され、図５のように熱応動素子４が反転して可動片３０が浮上したときは、当該可動片３０の作動部側の端部が前記突起１１０へ突き当たることにより、熱応動素子４が固定片２０に対してＰＴＣ素子５をより強く押し付けるようになっている。
可動片３０は蓋体１１から外部に延び出した基端部が端子部３１を構成しており、ケース１内において、可動接点３の取付位置の反対側端部に下方に曲げ下げた曲げ部３３が形成され、可動接点３寄り部分に下向きの突起３２が形成されている。可動片３０の前記曲げ部３３は、振動等による熱応動素子４やＰＴＣ素子５の動きを抑制しそれらの位置を安定させる効果を奏する。可動片３０の端子部３１側は蓋体１１へ埋め込み状になっており、当該蓋体１１の内面の端部に形成された下向きの凸部１１２は熱応動素子４の端部を規制する構成となっている。
収容穴１０２の内底面を形成する固定片２０の上面には、中心から９０度の間隔で突起状台座２２が形成され、ＰＴＣ素子５の下面側電極部が各突起状台座２２へ安定的に接触するように構成されている。
【００２０】
第２実施形態のサーマルプロテクタにおいて、熱応動素子４は、ケース本体１０の内底部に形成された位置決め壁１０１により水平方向の移動が規制され、前記曲げ部３３，突起３２及び下向きの凸部１１２とにより垂直方向の移動が規制される。
ケース１内の温度が熱応動素子４の作動温度を超え、当該熱応動素子４が図５のように反転したときは、熱応動素子４は先端部が可動片３０の突起３２へ接触し基端部が蓋体１１の凸部１１２に接触した状態で突っ張り、ＰＴＣ素子５を固定片２０へ押し付ける。
第２実施形態のサーマルプロテクタの他の構成や作用・効果は、第１実施形態のサーマルプロテクタと同様なのでそれらの説明は省略する。
【００２１】
第３実施形態
図７は本発明に係るサーマルプロテクタの第３実施形態（請求項１に対応）を示す断面図である。
第３実施形態のサーマルプロテクタは、ケースの蓋体１１へ一体にインサートされた金属板６のほぼ中央部へ下向きの規制凸部１１１を形成し、この規制凸部１１１を可動片３０の作動部へ接触させることにより可動片３０が下方へ押圧されるように構成し、繰り返し作動による可動片３０と端子部３１との溶接部への疲労を軽減したものである。
蓋体１１の一部を構成する金属板６には、作動時に可動片３０の先端部が突き当たる下向きの突起１１０が形成されている。
第３実施形態のサーマルプロテクタの他の構成や作用・効果は、第１実施形態のサーマルプロテクタとほぼ同様であるので説明を省略する。
【００２２】
第４実施形態
図８は本発明に係るサーマルプロテクタの第４実施形態（請求項２に対応）を示す断面図である。
第４実施形態のサーマルプロテクタは、可動片３０が熱応動素子４を兼ねており、当該可動片３０の基端部は端子部３１と接合されている。ＰＴＣ素子５は固定片２０と可動片３０との相対する面相互の間に位置しており、ケース１内の温度が熱応動素子４を兼ねる可動片３０の作動温度を超えて当該可動片３０が反転作動したとき、可動片３０の下面の一部（反転中心部）がＰＴＣ素子５の上面へ押付け状態で接触するようになっている。
第４実施形態の他の構成や作用・効果は、第２実施形態のサーマルプロテクタとほぼ同様であるのでそれらの説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るサーマルプロテクタ（請求項１に対応）の分解断面図である。
【図２】組立後の第１実施形態のサーマルプロテクタの正常状態における断面図である。
【図３】図２のサーマルプロテクタの接点間電流が遮断された状態の断面図である。
【図４】本発明に係るサーマルプロテクタの第２実施形態（請求項１に対応）を示す断面図である。
【図５】図４のサーマルプロテクタの接点間電流が遮断された状態の断面図である。
【図６】図４のサーマルプロテクタにおけるケース本体と熱応動素子との関係を示す平面図である。
【図７】本発明に係るサーマルプロテクタの第３実施形態（請求項１に対応）を示す断面図である。
【図８】本発明に係るサーマルプロテクタの第４実施形態（請求項２に対応）を示す断面図である。
【図９】特許文献１に開示されているサーマルプロテクタの断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ケース
１０  ケース本体
１０１  位置決め壁
１０２  収容穴
１１  蓋体
１１０  突起
１１１  規制凸部
１１２  凸部
２  固定接点
２０  固定片
２１  端子部
２２  突起状台座
３  可動接点
３０可動片
３１  端子部
４  熱応動素子
５  ＰＴＣ素子
【図１】
2005129471.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005129471.tif 000009
【図８】
2005129471.tif 000010
【図９】
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